FR2538410A1 - TUYERE REFRACTORY ELEMENT AND METHOD FOR PREVENTING WEAR OF REFRACTORY USING THE SAME - Google Patents

TUYERE REFRACTORY ELEMENT AND METHOD FOR PREVENTING WEAR OF REFRACTORY USING THE SAME Download PDF

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Abstract

1. A refractory tuyere holding element for a vessel for treating a liquid metal, of the type which comprises a refractory mass surrounding an injection tuyere, said refractory mass being provided with passages connected to a source of pressurized auxiliary protection fluid which opens into the liquid metal bath, characterized in that it consists of a plurality of subelements made of compact refractory material (2, 3, 4, 5) separated by narrow slits performing the role of said passages and connected to a source (16) of liquid or gaseous carbonaceous agent.

Description

25384 1025384 10

Elément réfractaire porte-tuyère et procédé de prévention de l'usure du réfractaire faisant application dudit élément L'invention concerne un élément réfractaire porte-tuyère pour récipient de traitement d'un métal liquide, du type comportant une masse réfractaire entourant une tuyère d'injection, ladite masse réfractaire étant dotée de passages reliés à une source de fluide auxiliaire sous  FIELD OF THE INVENTION The invention relates to a nozzle-holder refractory element for a liquid metal processing vessel, of the type comprising a refractory mass surrounding a jet nozzle. injection, said refractory mass being provided with passages connected to a source of auxiliary fluid under

pression et débouchant dans le bain de métal liquide.  pressure and opening into the bath of liquid metal.

On sait qu'avec les tuyères à oxyg Mne protégées actuelles, c'est l'usure du réfractaire environnant et non plus celle des tuyères qui est le facteur déterminant pour la durée de mise en service des fonds de convertisseurs. Il a déjà été tenté de protéger les fonds de convertisseurs contre les effets thermiques et d'érosion en utilisant des éléments du type précité avec un fluide auxiliaire gazeux de refroidissement qui d'une part abaisse la température dans la zone autour de l'injecteur, et d'autre part  It is known that with the current protected oxygen tuyères, it is the wear of the surrounding refractory and not that of the nozzles which is the determining factor for the commissioning time of the converter bottoms. It has already been attempted to protect the bottoms of converters against thermal effects and erosion by using elements of the aforementioned type with a cooling auxiliary gas fluid which on the one hand lowers the temperature in the area around the injector, And on the other hand

forme un matelas gazeux protégeant la surface de soufflage.  forms a gas mattress protecting the blowing surface.

Un tel élément est connu par exemple par le brevet français na 1 347 014 Dans l'élément décrit par ce brevet, lesdits passages sont réalisés de préférence par la masse réfractaire rendue poreuse à cet effet ou, par des fins canaux ménagés artificiellement dans une masse réfractaire compacte Au point de vue technologique, ceci présente le double inconvénient de réserver le dispositif au passage d'un fluide auxiliaire à l'état gazeux (car trop de résistance s'opposerait au passaoe d'un liquide), et d'autre part, d'être d'une fabrication délicate (notamment pour la réalisation de fins canaux artificiels) En outre, l'expérience montre que les résultats obtenus ne sont pas pleinement  Such an element is known for example from French Patent No. 1,347,014. In the element described by this patent, said passages are preferably made by the refractory mass made porous for this purpose or, by means of channels artificially arranged in a mass. Compact refractory From the technological point of view, this has the double disadvantage of reserving the device for the passage of an auxiliary fluid in the gaseous state (because too much resistance would oppose the passaoe of a liquid), and secondly , to be of a delicate manufacture (in particular for the realization of fine artificial channels) In addition, the experiment shows that the results obtained are not fully

satisfaisants et que le domaine d'application reste limité.  satisfactory and that the scope remains limited.

L'invention a pour but de proposer un élément exempt des inconvénients précités, facile à réaliser, et permettant une protection  The object of the invention is to propose an element free from the abovementioned drawbacks, easy to produce, and allowing protection

efficace des réfractaires environnant les tuyères de convertisseur.  efficient refractories surrounding the converter nozzles.

Ce but est atteint, conformément à l'invention, du fait eue -'ément réfractaire comprend un assemblage de plusieurs sous-éléments réfractaires compacts séparés par des fentes minces réalisant le rôle desdits passages et reliées à une source d'agent carboné liquide ou oazeux susceptible d'apporter, par imprégnation des couches supérieures de  This object is achieved, in accordance with the invention, because the refractory element comprises an assembly of several compact refractory sub-elements separated by thin slits performing the role of said passages and connected to a source of liquid or oily carbonaceous agent. likely to provide, by impregnation of the upper layers of

l'élément réfractaire, du carbone protecteur.  the refractory element, protective carbon.

39 L'assemblage de sous-élémernts peut être avantageusement ceinture  39 The assembly of sub-élémernts can be advantageously belt

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par une enveloppe de tôle et être maintenu à distance d'une plaoue de fond de manière former un espace de répartition de l'agent carbonéE, lequel  by a sheet-metal envelope and kept at a distance from a bottom-plate so as to form a distribution space for the carbonaceous agentE, which

est de préférence un hydrocarbure, et, avantageusement du fuel licuide.  is preferably a hydrocarbon, and advantageously fuel oil licuide.

L'invention concerne également un procédé de prévention de l'usure des réfractaires du fond d'un récipient métollurqique comportant des él Ements porte-tuy-re du type mentionné en tête de ce mémoire Selon le procède de l'invention, on injecte au travers de fentes minces traversant la masse réfractaire un agent carboné liquide ou gazeux, de préférence un hydrocarbure tel que du fuel liquide, susceptible d'apporter, par imprégnation des couches supérieures de l'élément réfractaire, du carbone protecteur. Comme on le comprend, l'un des aspects déterminants de l'invention réside dans le fait que l'on crée autour du nez de la tuyère o débouche l'oxygène d'affinage, une aire de diffusion du fuel pour imprégner de  The invention also relates to a method for preventing wear of the refractories of the bottom of a meta-turkic container comprising elements of the type mentioned at the head of this memory. According to the process of the invention, the Through thin slits passing through the refractory mass, a liquid or gaseous carbonaceous agent, preferably a hydrocarbon such as liquid fuel, is capable of providing, by impregnation of the upper layers of the refractory element, protective carbon. As understood, one of the key aspects of the invention lies in the fact that it creates around the nose of the nozzle o opens the refining oxygen, a diffusion area of the fuel to impregnate

carbone la surface et les couches supérieures du réfractaire.  carbon surface and upper layers of refractory.

Ce carbone a un double rôle de protection chimique contre les oxydes de fer (tel que Feû) agressant le réfractaire, et de protection  This carbon has a dual role of chemical protection against iron oxides (such as Feû) attacking the refractory, and protecting

thermomécanique en créant une couche dotée d'une certaine élasticité.  thermomechanical by creating a layer with a certain elasticity.

L'invention sera mieux comprise grâce à la 1 description de deux  The invention will be better understood thanks to the 1 description of two

modes de réalisation préférés, en se référant aux dessins annexés sur lesquels: la figure i représente en coupe verticale, et sans respect des proportions réelles, de la partie inférieure d'un premier mode de  preferred embodiments, with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 represents in vertical section, and without respect to the real proportions, the lower part of a first embodiment of

réalisation de l'invention.embodiment of the invention.

la figure 2 est une coupe verticale d'un second mode de  FIG. 2 is a vertical section of a second mode of

réalisation de l'invention.embodiment of the invention.

la figure 3 est une section horizontale III-III de la figure 2.  Figure 3 is a horizontal section III-III of Figure 2.

La figure 1 montre un élément réfractaire 1 dont la forme est sensiblement celle d'un tronc de pyramide à base rectangle se rétrécissant légèrement vers le haut A titre purement indicatif, l'élément peut avoir  FIG. 1 shows a refractory element 1 whose shape is substantially that of a truncated pyramid with a base rectangle narrowing slightly towards the top. For information only, the element may have

2 22 2

une base de 156 x 11 C mm à la partie inférieure et de 142 x 105 mm à la  a base of 156 x 11 C mm at the bottom and 142 x 105 mm at the

partie supérieure, pour 275 mm de hauteur.  upper part, for 275 mm height.

L'élément 1 est constitué de quatre sous-éléments 2, 3, 4, 5 juxtaposes, formés par des plaquettes en matériau réfractaire compact classique, par exemple en magnésie Ces plaquettes sont assemblées par une enveloppe métallique 6 de 1,5 mm d'épaisseur Une fente étroite 17 pst -lintenue entre les plaquettes voisines grâce à des entretoises filiforls  The element 1 consists of four sub-elements 2, 3, 4, 5 juxtaposes, formed by platelets of conventional compact refractory material, for example magnesia These plates are assembled by a metal shell 6 of 1.5 mm. thickness A narrow slit 17 pst-held between the neighboring wafers thanks to threaded spacers

7 calibrées (par exemple oe U,1 mm de diamètre).  7 calibrated (eg oe U, 1 mm in diameter).

39 La tôle 6 est soudée à une plaque de fond 6 de 3 mm d'éoaisseur.  The sheet 6 is welded to a bottom plate 6 with a thickness of 3 mm.

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dont les plaquettes réfractaires 2 '3, 4, 5 sont maintenues sénarées par des cales 9 de hauteur calibrée permettant de réserver un espace 1 C de 2  whose refractory plates 2 '3, 4, 5 are kept senarées by wedges 9 of calibrated height allowing to reserve a space 1 C of 2

mm d'épaisseur par exemple.mm thick for example.

La tuyère de soufflage d'oxygène est looée dans un évidement cylindrique 12 de 22 mm de diamètre réalis entre les deux plaquettes  The oxygen blowing nozzle is looed in a cylindrical recess 12 of 22 mm in diameter made between the two plates

centrales 3 et 4.centers 3 and 4.

Sur la figure 1 on a monté dans l'évidement 12 une tuyère double constituée du tube central 11 de soufflage d'oxygène relié à une source d'oxygène 14 et du tube extérieur 13 laissant un passage annulaire pour du  In FIG. 1 is mounted in the recess 12 a double nozzle consisting of the central oxygen blowing tube 11 connected to an oxygen source 14 and the outer tube 13 leaving an annular passage for

fuel alimenté par une source 15.fuel supplied by a source 15.

L'espace inférieur 10 est alimenté en fuel par une deuxième source 16, au travers de la plaque de fond 8 Dans cet espace se répartit le fuel à une pression de 4 à 5 bars, qui alimente les fentes 17, et débouche avec une vitesse sensiblement voisine de zéro dans le mftal, ce qui assure sa diffusion Dans le mode de réalisation-de la figure 2, on-met à profit le jeu de montage entre le tube 11 et l'évidement 12 dans leouel il est directement monté, pour lui faire jouer le rôle de l'espace annulaire de la tuyère double Cet espace annulaire peut alors être alimenté directement par l'espace 1 C de répartition de fuel, ce qui supprime la  The lower space 10 is supplied with fuel oil by a second source 16, through the bottom plate 8. In this space, the fuel oil is distributed at a pressure of 4 to 5 bar, which feeds the slits 17, and opens with a speed In the embodiment of FIG. 2, advantage is taken of the mounting clearance between the tube 11 and the recess 12 in which it is mounted directly, in order to ensure its diffusion. make it play the role of the annular space of the double nozzle This annular space can then be fed directly by the space 1 C of fuel distribution, which removes the

nécessité d'une alimentation indépendante 15.  need for independent power supply 15.

Des bossages 38 du tube 11 permettent de maintenir l'écartement  Bosses 38 of the tube 11 make it possible to maintain the spacing

radial suffisant (par exemple 1 mm) entre le tube 11 et l'évidement 12.  sufficient radial (for example 1 mm) between the tube 11 and the recess 12.

Si l'on ne désire pas protéger la tuyère, on peut bourrer le jeu de  If you do not want to protect the nozzle, you can stuff the game with

montage par un produit de jointement adéquat.  assembly by a suitable jointing product.

Les plaquettes 2, 3, 4, 5 peuvent être nues, ou, au moins partiellement, ent 6 lées, par exemple sur leurs faces délimitant des fentes 17 afin de faciliter l'écoulement du fuel ou d'éviter une infiltration de  The plates 2, 3, 4, 5 may be bare, or at least partly entailed, for example on their faces delimiting slots 17 in order to facilitate the flow of the fuel or to avoid infiltration of the fuel.

celui-ci dans la masse de l'élément.  this one in the mass of the element.

Comme on l'a déjà mentionné, l'invention ne se limite pas à l'utilisation fuel mais s'accomode de tout autre aaent hydrocarboné, de préférence liquide, et susceptible, par imprégnation des couches  As already mentioned, the invention is not limited to fuel use but is suitable for any other hydrocarbon aentent, preferably liquid, and susceptible, by impregnation layers

supérieures du réfractaire, d'y apporter du carbone protecteur.  of the refractory, to provide protective carbon.

En outre, la tuyère n'est 'pas nécessairement placée entre deux plaquettes réfractaires mais peut fort bien être lonée dans un évidement  In addition, the nozzle is not necessarily placed between two refractory plates but may well be lonated in a recess

menaqé au sein même d'une plaquette -  threatened within a platelet -

Par ailleurs, l'invention est d'application généralisée à tout traitement d'un métal en fusion dans un récipient métallurgique pourvu  Moreover, the invention is of general application to any treatment of a molten metal in a metallurgical vessel provided with

39 d'injecteurs pour l'insufflation d'un agent de traitement dans le bain.  39 injectors for insufflation of a treatment agent in the bath.

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Elle s'applique notamment aux convertisseurs d'aciérie à soufflage d'oxygène par le fond, éventuellement combiné avec un soufflage par le haut au moyen d'une lance emeroêe débouchant au-dessus du bain Elle s'applioue également aux convertisseurs à soufflage d'oxygène par le haut et insufflation par le fond d'un fluide de brassage au travers de tuyres.  It applies in particular to steel mill converters with oxygen blowing from the bottom, possibly combined with a blowing from above by means of an emerald lance opening above the bath. It also applies to blow-in converters. oxygen from above and insufflation by the bottom of a stirring fluid through tuyères.

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Claims (10)

REVENDICATIONS 1) Elément réfractaire porte-tuyère pour récipient de traitement d'un métal liquide, du type comportant une masse réfractaire entourant une tuyère d'injection, ladite masse réfractaire étant dotée de passa Goes relies à une source de fluide auxiliaire de protection sous pression et debouchant dans le bain de métal liquide, caractérisé en ce qu'il comprend un assemblage de plusieurs sous-éléments en matériau réfractaire compact ( 2, 3, 4, 5) séparés par des fentes minces réalisant le rô 161 e desdits O 10 passages et reliées à une source ( 16) d'agent carboné liquide ou Gazeux susceptible d'apporter, par imprégnation des couches supérieures de  1) A nozzle carrier refractory element for a liquid metal processing vessel, of the type comprising a refractory mass surrounding an injection nozzle, said refractory mass being provided with passa Goes connected to a source of auxiliary fluid for pressure protection and discharging into the bath of liquid metal, characterized in that it comprises an assembly of several sub-elements of compact refractory material (2, 3, 4, 5) separated by thin slots performing the role 161 of said O 10 passages and connected to a source (16) of liquid or gaseous carbonaceous agent capable of providing, by impregnation of the upper layers of l'élément réfractaire, du carbone protecteur.  the refractory element, protective carbon. 2) Elément selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est  2) Element according to claim 1, characterized in that it is relié à une source ( 16) d'hydrocarbure.  connected to a source (16) of hydrocarbon. 3) Elément selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est  3) Element according to claim 2, characterized in that it is relié à une source de fuel liquide.  connected to a source of liquid fuel. 4) Elément selon l'une quelconque des revendications 1 à 3,  4) Element according to any one of claims 1 to 3, caractérisé en ce que le tuyère est montée entre deux sous-éléments ( 3, 4)  characterized in that the nozzle is mounted between two sub-members (3, 4) spécialement conformés.specially shaped. 5) Elément selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,  5) Element according to any one of claims 1 to 4, caractérisé en ce que la tuyère est une tuyère double.  characterized in that the nozzle is a dual nozzle. 6) Procédé de prévention de l'usure des réfractaires du fond d'un récipient de traitement d'un métal liquide ledit fond comportant des éléments réfractaires porte-tuyère dans lesquels une tuyère est entourée d'une masse réfractaire compacte divisée de manière à ménager des fentes au travers desquelles on injecte un fluide auxiliaire de protection sous pression qui débouche dans le bain de métal liquide, caractérisé en ce qu'on injecte au travers des fentes traversant la masse réfractaire un agent carboné liquide ou gazeux susceptible d'apporter, par imprégnation  6) A method for preventing wear of refractories from the bottom of a liquid metal treatment vessel, said bottom comprising tuyere-carrying refractory elements in which a nozzle is surrounded by a compact refractory mass divided so as to spare slits through which an auxiliary pressure protective fluid which discharges into the bath of liquid metal is injected, characterized in that a liquid or gaseous carbonaceous agent capable of supplying, for example, is injected through slots passing through the refractory mass; impregnation des couches supérieures de l'élément réfractaire, du carbone protecteur.  upper layers of the refractory element, protective carbon. 7) Procédé selon les revendications 6, caractérisé en ce qu'on  7) Process according to claims 6, characterized in that injecte du fuel liquide.injects liquid fuel. 8) Procédé selon les revendications 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il  8) Process according to claims 6 or 7, characterized in that est mis en oeuvre dans un convertisseur d'aciérie à soufflage d'oxynl?ne  is implemented in an oxynyl steel blowing steel converter par les tuyères.by the nozzles. 9) Procldé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il est es en oeuvre dans un convertisseur d'aciérie à soufflage d'oxygène par  9) Procdé according to claim 8, characterized in that it is implemented in a steel converter oxygen blowing by les tuyères et par une lence émergée.  the tuyeres and by an emergent lence. 39  39 10) Procéde selon les revendications 6 ou 7, caractérise en ce10) Process according to claims 6 or 7, characterized in that 2538410 i qu'il est mis en oeuvre dlans uir conve rtisseur d'aci 6 rie à soufflaoe d'oxyqène par une lance dnmergée et à soufflage d'un fluide de brassa Qe par  2538410 i that it is implemented dlans oir oxygen furnace aci bleie by an enmeshed lance and blowing a brassa fluid Qe by les tuycres.the tuycres.
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